CC BY
113ФОТОГРАФИЯ. ИЗОБРАЖЕНИЕ. ДОКУМЕНТ. ВЫП. 5 (5)
в. п. ЛЮТОВ, л. в. ЛЮТОВА
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОГРАФИИ В ИССЛЕДОВАНИИ ВОДЯНЫХ ЗНАКОВ И ПРИ АТРИБУЦИИ ПАМЯТНИКОВ ПИСЬМЕННОСТИ
Методы интроскопии востребованы не только в отраслях машиностроения, но и в таких отраслях научных знаний, как палеография, архивистика, криминалистика, общими для которых являются документы. При этом методы интроскопии, применяющиеся в исследовании документов, имеют свою специфику.
Если в машиностроении интроскопия используется для изучения внутреннего строения металлических изделий, что требует для реализации методов жестких электромагнитных колебаний (как правило, гамма-излучений), то для исследования внутренней структуры бумаги — основного материала документа — необходимы мягкие излучения.
Выбор метода интроскопии документов требует разрешения ряда проблем:
1) выбор объекта интроскопических исследований документов;
2) выбор ионизирующего излучения;
3) подбор источника ионизирующего излучения;
4) выбор способа регистрации внутренней структуры документа.
Первая проблема решается просто: и палеографов, и криминалистов интересуют водяные знаки, поэтому любые методы, позволяющие зафиксировать изображение водяного знака, свободного от мешающих изображений текста и иллюстраций, приветствуется специалистами указанных отраслей знаний. Водяные знаки, с момента их изобретения и до наших дней, являются надежным средством как установления принадлежности бумаги ее производителю либо владельцу письменного документа, составленного на ней, так и установления подлинности денежного билета, ценной бумаги либо документа строгой отчетности. Встречающееся иногда досужее утверждение о слабой защищенности водяных знаков от подделки не имеет под собой реальной почвы. Подделать можно что угодно, главное, чтобы подделка не имела максимального сходства с оригиналом. Водяные знаки как раз обладают свойствами, исключающими качественную подделку. Другое дело, что признаки подлинности водяных знаков не все знают и умеют видеть.
Для исследования водяных знаков до появления бета-радиографии применялось два метода — калькирования и фотографирования [2], в том числе с последующим «вычитанием» мешающего текста. Оба метода субъективны и не дают истинной картины водяного знака.
При разрешении второй проблемы следует отметить, что весьма перспективными являются методы интроскопии криминалистических объектов с использованием ионизирующих излучений. Об этом писали Б. Р. Киричинский [3] и М. И. Розанов [9]. Б. Р. Киричинский вообще пытался ввести термин «судебная радиология» [4]. Правда не любые ионизирующие излучения пригодны для исследования документов. Если гамма-излучение непригодно в силу его высокой проникающей способности, а альфа-излучение — в силу низкой проникающей способности, то рентгеновское и бета-излучения как раз подходят к исследованию водяных знаков.
Для нужд экспертно-криминалистической службы выпускались портативные рентгеновские излучатели рейс («Светлана») и «Гортензия». Ввиду того, что рентгеновская трубка этих излучателей дает поток характеристического излучения
малого диаметра, недостаточного для покрытия площади листа бумаги, занятой водяным знаком, требуется некоторое удаление излучателя от поверхности документа. Это, в свою очередь, вынуждает применять дополнительные меры безопасности для защиты экспериментатора от рентгеновского излучения [12].
В противовес рентгеновскому бета-излучение при применении плоскостных излучателей причиняет меньший вред экспериментатору, поскольку плоскостные источники (например, аппликаторы), имея большую площадь, могут располагаться в непосредственной близости к объекту, то есть пространственное рассеяние электронного потока может быть ограничено.
Кстати, при применении плоскостных источников бета-излучения типа аппликаторов для радиографии объемных объектов также требуется экранирование потока электронов, но цель его иная — ограничение мешающего бокового излучения для получения качественного изображения внутреннего строения объекта исследования [7, 8]. Документы в этом смысле — объект благодатный, плоский, не требующий экранирования.
При выборе источника излучения (третья проблема) руководствовались следующими критериями: относительная стабильность во времени радионуклида (большой период полураспада), чистое бета-излучение, энергия выхода электронов, достаточная для фотографической регистрации водяных знаков.
Б. Р. Киричинский и В. К. Лисиченко ранее проводили радиографические исследования документов, используя радионуклиды 69Tu170 и 20Ca45 [5, 6]. Вслед за ними применять в радиографических исследованиях радионуклид 20Ca45 начал Д. П. Эрастов [14]. Малый период полураспада этих радионуклидов (для 69Tu170 — 127 дней, для 20Ca45 — 163 дня) не позволяет создать надежную методику радиографической регистрации водяных знаков (и прочей защиты, воспринимаемой на просвет) в бумаге документов. Кроме того, наличие в радиоактивном излучении радионуклида 69Tu170 гамма-составляющей (0,0841%) требует дополнительной защиты экспериментатора.
Таким образом, надежная методика может базироваться только на долгоживущих радионуклидах, например, Be10 с периодом полураспада 2,5-ю6 лет; 6C14 — 5600 лет; Si32 — 710 лет; Se79 — 6,5-104 лет; Rb87 — 5-ю10 лет; 43Tc99 — 2,2-ю5 лет; 46Pd107 — 7-106 лет; 55Cs135 — 2,1-ю6 лет, излучающих поток р-частиц, свободных от у-лучей. Энергия электронов, испускаемых перечисленными радионуклидами, колеблется от 40 КэВ у 46Pd107 до 292 КэВ у 43Tc99.
Л. А. Абрукин, Б. А. Блехман и М. Р. Шпольский доказали, что с увеличением энергии электронов электронная эффективность различения (ээр) при экспонировании фотослоёв электронами средних энергий, определяемая по следующей формуле:
ОСИР,т
ЭЭР =------------------- ,
ОСПР.х
72
где ОСШвых — отношение сигнал/шум на выходе приемника излучения;
ОСШвх — отношение сигнал/шум на входе приемника излучения; возрастает, что объясняется увеличением числа микрокристаллов галогенида серебра, ставших центрами скрытого изображения под действием каждого электрона [1]. По этой причине наиболее перспективным является радионуклид 43Tc99.
Д. М. Самойлович отмечал, что «в настоящее время уже известно, что нет принципиальной разницы между ядерными и световыми эмульсиями, а также в механизме образования скрытого изображения при воздействии на кристаллы галоидного серебра квантов света и при прохождении через них заряженных частиц» [10]. С последним утверждением трудно согласиться, поскольку при взаимодействии бета-излучения с фотографической или «ядерной» эмульсией электроны высоких энергий (в отличие от квантов света) выбивают из эмульсии электроны и при последующем торможении сами участвуют в образовании центров скрытого изображения. В итоге образование центров скрытого изображения при экспонировании галогеносеребряных слоев электронами высоких энергий происходит более интенсивно, а значит и для достижения заданной оптической плотности требуется меньшее время экспозиции.
О возможности использования технеция с атомной массой 99 писали В. И. Спицин, А. Ф. Кузина, О. А. Балаховский, В. В. Смирнов, В. Н. Скнарь, А. Ф. Царенко [11], правда, экспериментальные материалы, иллюстрирующие их доводы, были получены методом проб и ошибок, а не путем использования методических разработок. Впоследствии работа была продолжена совместными усилиями сотрудников Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина ан ссср и цникл мвд ссср [13, 15]. В работе использовалась металлическая фольга радионуклида 43Tc99 на железоникелевой основе с лаковым покрытием. Такая компоновка радиоактивного источника делает его еще более безопасным по сравнению с аппликаторами, поскольку, в отличие от аппликаторов, при соприкосновении с любыми телами — фотоматериалами, документами, перчатками, одеждой экспериментатора — не оставляет радиоактивных следов. Меры безопасности при работе с источником включают свинцовую пластину, покрывающую столешницу, и вертикальный экран из свинцового стекла.
Разрешение четвертой проблемы заключается в разработке методического обеспечения регистрации внутренней структуры документа (водяных знаков и прочей защиты от подделки).
Рис. 1. Характеристические кривые слоев ФТ-11 (1), ФТ-12 (2) И ФТ-22 (3)
Разработка методики включала оценку воспроизводимости значений оптической плотности почернения электроночувствительных слоев под воздействием бета-излучения от источника 43Tc99. Проявку слоев проводили стандартным проявителем № 1, фиксирование — кислым фиксажем. Установлено, что значения оптической плотности почернения подчиняются закону нормального распределения с коэффициентом вариаций 15%, что позволяет оценивать воспроизводимость с использованием критерия Кокрена. При этом утроенная величина дисперсии измерений оптической плотности (на денситометре Макбет) оказалась на 3-4 порядка меньше истинной величины оптической плотности, что свидетельствует о воспроизводимости результатов экспериментов.
Учитывая, что в экспертно-криминалистических подразделениях и иных научных лабораториях могут оказаться любые слои, в эксперименте использовали не только специальную рентгеновскую плёнку (применялась плёнка Rontgen X), но и слои типа Фото и ФТ.
Характеристические кривые обычно строят в координатах D=f (lgH), где H — экспозиция, определяемая как произведение времени экспонирования т на энергию выхода электронов е-. Но поскольку энергия выхода электронов есть величина постоянная, то по оси абсцисс откладывали параметр 1дт ,.
г и e-=const
Примерные формы характеристических кривых приведены на рис. 1 и 2. Исходя из характеристических кривых, определен коэффициент контрастности, обозначенный как уэл, в отличие от коэффициента контрастности слоя по отношению к видимому интегральному излучению yonm. Наличие связи между уэл и уопт проверяли по критерию согласия Пирсона, тесноту связи определяли на основании меры сопряженности Крамера. Фактическое значение х2ф превышало критическое х2кр (0=0,05; k=15), что указывало на наличие статистической связи. Расчетное значение меры сопряженности Крамера составило 60% (т.е. связь между уэл и Yonm не полная), что не позволяет однозначно судить о уэл на основании у .
В качестве факторов, влияющих на величину оптической плотности радиографического изображения, были приняты коэффициент контрастности уэл, природа наполнителя и толщина бумаги. Эксперимент проводили с использованием метода латинских квадратов. В результате установлено, что изменение природы наполнителя (диоксид титана, сульфат бария, каолин, тальк) не влияет на значения оптической плотности. Влияние оказывает уэл. Значения оптической плотности в большой степени определяются толщиной бумаги.
Рис. 2. Характеристические кривые слоев Фото-65 (1), Инфра-740 (2) и Rontgen X (3)
73
ФОТОГРАФИЯ. ИЗОБРАЖЕНИЕ. ДОКУМЕНТ. ВЫП. 5 (5)
Влияние толщины бумаги б на оптическую плотность почернения D для разного времени экспонирования показано на рис. 3. При увеличении толщины бумаги оптическая плотность почернения уменьшается. Эта зависимость становится более существенной при увеличении времени экспонирования. По приведенному семейству прямых устанавливается поправка, учитываемая при определении времени экспонирования документов или ценных бумаг.
При изучении воздействия бета-излучения на фото-и радиографические слои были проведены эксперименты по определению влияния продолжительности проявления
Рис. з. Семейство прямых, отражающих зависимость оптической плотности почернения от толщины бумаги (плёнка Rontgen X). Время экспонирования: 2' (i), 4' (2), 8' (3)
Рис. 5. Семейство характеристических кривых плёнки ФТ-31 при времени проявления в минутах: 2' (1), 4' (2), 8' (3)
на градацию получаемого изображения. Кривые кинетики проявления, описывающие изменение фотографических величин в зависимости от времени проявления, приведены на рис. 4 и 5. На рисунках видно, что с увеличением продолжительности проявления значение коэффициента контрастности возрастает, плавно достигая максимума, затем убывает (рис. 6). Оптическая плотность вуали растет с увеличением времени проявления. Выводы из этого эксперимента позволяют управлять градационным процессом.
Рис. 4. Семейство характеристических кривых плёнки ФТ-20 при времени проявления в минутах: 1' (1), 2' (2), 3' (3), 5' (4)
Рис. 6. Кривые кинетики проявления плёнок ФТ-20 (1) и ФТ-31 (2)
Проведенные исследования позволили вывести формулы для определения времени экспонирования электроночувствительных слоев т и расчета интервала плотностей, получающихся при радиографической записи изображений водяных знаков D:
T=io^ni5/gexp"/9e^
где т — время экспонирования электроночувствительного слоя бета-излучением, мин;
D — заданная оптическая плотность почернения, денс;
D0 — гипотетическая оптическая плотность, определяемая по характеристической кривой электроночувствительного слоя при экспонировании бета-излучением, денс;
р — показатель поглощения бета-излучения бумагой;
б — толщина бумаги с водяным знаком, мм;
Ye- — коэффициент контрастности электроночувствительного слоя при экспонировании бета-излучением.
Поскольку lgexp и lge- являются постоянными величинами, формула приобретает более простой вид:
74
Формула для расчета расчета интервала плотностей:
К достоинствам радиографии относится исключительная чувствительность к рассеянию электронов структурой бумаги, при этом печатные реквизиты и материалы письма (чернила, паста шариковых ручек и пр.) оказываются прозрачными для электронного потока и не влияют на качество получаемого изображения на электроночувствительных материалах.
Водяной знак представляет собой участки с большим либо меньшим количеством бумажной массы, чем основной лист. Попытка регистрации изображения имитации водяного знака, полученной способом молетирования, показывает, что изменение толщины бумаги за счет ее уплотнения (без изменения количества бумажной массы) не даёт радиографического изображения. Это позволяет использовать метод радиографии при установлении подлинности водяных знаков.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Установлено, что перспективным методом получения изображений водяных знаков без мешающих изображений текста и иллюстраций является бета-радиография с использованием в качестве источника ионизирующего излучения металлической фольги 43Tc99.
Источник безопасен в работе при соблюдении минимальных мер охраны труда и техники безопасности.
Разработан метод расчета экспозиции при радиографической регистрации изображений водяных знаков.
Установлено, что между коэффициентами контрастности слоев, полученными при оптическом и электронном экспонировании, существует стохастическая связь, однако недостаточно существенная для определения уэл на основании уопт.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Абрукин Л. А., Блехман Б. А., Шпольский М. Р. Электронная эффективность различения при электронном экспонировании некоторых модельных фотографических слоев // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии.— 1978.— Т. 23. № 1.— С. 28-30.
2. Гераклитов А. А. Филиграни xvii века на бумаге рукописных и печатных документов русского происхождения. Краткий текст и атлас водяных знаков.— М.: гим, 1963.— 259 с.
3. Киричинский Б. Р. Применение мягких рентгеновских лучей при исследовании вещественных доказательств // Криминалистика и научно-судебная экспертиза.—1948.— № 2.
4. Киричинский Б. Р Судебная радиология.— Киев: Наукова думка, 1969.— 263 с.
5. Киричинский Б. Р, Лисиченко В. К. Применение Ca45 для выявления следов подчистки и вытирания в документах // Вторая расширенная научная конференция: Рефераты докладов.— Киев, 1956.— С. 48-49.
6. Киричинский Б. Р, Лисиченко В. К. Опыт применения тулия-170 и некоторых радиоактивных изотопов при криминалистическом исследовании вещественных доказательств // Рефераты докладов объединенной научной конференции.— Харьков, 1959.— С. 74-75.
7. Лютов В. П. Судебно-геммологическая экспертиза жемчуга // Проблемы криминалистики: сб. научных трудов.— Минск: Академия мвд Республики Беларусь, 2009.— Вып. 7.— С. 52-62.
8. Лютов В. П. Судебно-геммологическая экспертиза жемчуга // Энциклопедия судебной экспертизы: научно-практический журнал: [Эл. ресурс].— url: http://www.pmexpertizu.ru (дата обращения 01.04.2014).
9. Розанов М. И. Возможности применения радиоинтроскопии в криминалистической экспертизе // Информационное письмо № 42.— М.: цниисэ юк мю ссср, 1970.
10. Самойлович Д. М. О центрах чувствительности и центрах проявления ядерных эмульсий // Успехи научной фотографии.— М.; Л.: Наука, 1966.— Т. 12.— С. 28-35.
11. В. И. Спицин, А. Ф. Кузина, О. А. Балаховский и др. Новые данные о применении технеция-99 в радиографических исследованиях // Доклады Академии наук ссср.— М.: Наука, 1980.— Т. 254.— Вып. 1.— С. 109-112.
12. Усовершенствование защиты для надежного сокращения части рассеянных рентгеновских лучей. Патент Англии № 779592. Кл. 98 (1), R.22. Paul Vierkotter. Improvements in or relating to laminar screens for substantially reducing the proportion of scattered rays in an X-ray beam.
13. Шашлов Б. А., Лютов В. П, Кузнецов В. В. Применение метода бета-радиографического анализа при исследовании филиграней ценных бумаг и документов // Тезисы докладов Всесоюзного совещания-семинара экспертов-криминалистов органов внутренних дел по борьбе с фальшивомонетничеством (Невинномысск, 27-29 октября 1981 г.).— М.: цникл мвд ссср, 1981.— С. 27-32.
14. Эрастов Д. П. Бета-радиографический метод воспроизведения филиграней с документов // Новые методы реставрации и консервации документов и книг.— М.; Л.: Изд-во ан ссср, 1960.— С. 139-148.
15. Ljutov V. P, Boukov K. G. Application of the Technetium-99 Foil for the Defectoscopy of Light Materials // Tc’93 Third Circular. Topical Symposium on the Behavior and Utilization of Technetium’93 (Sendai (Japan), March 18-20, 1993).— P. 47.
75
